[发明专利]具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统

说明书

本发明涉及一种具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统，其由物方至像方依次包括前固定组、变倍组、补偿组、光阑、后固定组、滤色片，前固定组及补偿组使用了超低色散材料，极大地减小了光学系统的二级光谱像差，实现了650nm~1000nm近红外宽波段的高清成像。本发明光学系统相对孔径大、分辨率高，同时可通过滤色片切换在1064nm激光照明条件下使用，增强透雾能力，在恶劣气候环境下，较普通近红外光学系统具有更强的透雾成像能力。

技术领域：

本发明涉及一种具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统，属于光电技术领域。

背景技术：

空气中的烟尘、雾气等小颗粒对可见光具有强烈散射作用，因此普通可见光镜头是无法探测到烟尘、雾气后面的目标；波长越长则穿透能力越强，即容易绕过阻挡物，因此如近红外等波长较长的光波在传播时受气溶胶的影响较小，能够穿透烟尘、雾霭，实现准确聚焦，镜头具有透雾功能，增加了探测距离。

目前，普通透雾镜头主要工作波段一般为750nm~900nm，波段较窄，不能获得宽光谱信息；对于宽光谱400nm-1000nm全波段高清的光学系统，设计上受限于二级光谱像差，无法完全兼顾可见光与近红外波段像质，而且一般镜头装调以可见光为主，导致近红外透雾工作时无法真正实现高清成像。

在一些特殊环境下，透雾镜头还需要增加1064nm激光光源进行辅助照明，对于目前近红外波段及部分短波红外（900nm~1100nm）波段光谱响应能力较强的探测器，迫切需要与之适配的真正高清成像镜头。

发明内容：

本发明提供了一种具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统，具有大相对孔径，在近红外宽波段650nm~1000nm高清成像，通过滤色片切换可在1064nm激光照明条件下工作，具有更强透雾能力。

本发明具体的技术方案如下：

本发明具有强透雾能力的近红外高清变焦光学系统，其特征在于：由物空间至像空间依次设置有前固定组、变倍组、补偿组、光阑、后固定组和滤色片；其中，前固定组包括第一正月牙透镜、第二正月牙透镜、由第一负月牙透镜与第三正月牙透镜密接组成的第一胶合组；变倍组包括由第一双凹透镜、第一双凸透镜与第二双凹透镜密接组成的第二胶合组和第三双凹透镜；补偿组包括第二双凸透镜、由第二负月牙透镜与第三双凸透镜密接组成的第三胶合组和第四正月牙透镜；后固定组包括第四双凹透镜、第五正月牙透镜、由第四双凸透镜与第五双凹透镜密接组成的第四胶合组和第五双凸透镜。

进一步的，上述变倍组及补偿组为可移动镜组，在变焦过程中，前固定组和变倍组的空气间隔变化范围是1.53mm~33.32mm，变倍组和补偿组的空气间隔变化范围是1.31mm~53.53mm，补偿组和光阑的空气间隔变化范围是0.15mm~20.53mm。

进一步的，上述前固定组中，第一正月牙透镜和第二正月牙透镜之间的空气间隔为0.15mm，第二正月牙透镜和第一胶合组之间的空气间隔为0.40mm；所述变倍组中，第二胶合组和第三双凹透镜之间的空气间隔为3.01mm；所述补偿组中，第二双凸透镜和第三胶合组之间的空气间隔为0.15mm，第三胶合组和第四正月牙透镜之间的空气间隔为0.15mm；所述后固定组中，第四双凹透镜E1和第五正月牙透镜之间的空气间隔为0.15mm，第五正月牙透镜和第四胶合组之间的空气间隔为14.25mm，第四胶合组和第五双凸透镜E5之间的空气间隔为8.68mm。

进一步的，该光学系统在650nm~1000nm波段范围内高清成像，同时通过切换滤色片可在1064nm激光照明条件下使用，增强光学系统的透雾能力。

进一步的，上述前固定组第一正月牙透镜采用高折射率材料ZF52，以降低系统高级球差，提高分辨率。

进一步的，上述前固定组使用超低色散材料，且第一胶合组的透镜材料满足折射率差大于0.4，有效地校正光学系统长焦状态下的二级光谱像差、高级球差，提高长焦成像质量。